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基于汽车行业PLM创新解决方案的研究

2021-06-18胡文秀

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本文针对PLM系统应用存在的问题和需求,给出了具体产品设计阶段的PLM创新解决方案,并对解决方案进行评价,最大程度地满足了企业的管理需求。
0 引言

       汽车行业为我国主要的支柱产业,整车厂的技术水平位于产业链上游,在汽车产业信息化进程中,与管理信息化相比,更注重产品信息化。由初期的手绘图纸转向电子图纸,由平面的二维图纸转向立体的三维数据3C(CAD/CAE/CAM)设计;由人为控制权限、流程的档案管理转向PDM数据管理系统;样车试验与信息化的融合,由装配检查、试验转向电子样车装配、CAS分析、DMU分析、模拟实验等都是产品设计信息化的成果。

       PLM(Product LifeCvcle Management)是一套企业信息化的业务解决方案,管理产品整个生命周期中所有相关信息。系统兼顾管理优化和产品创新两方面任务,倡导最佳实施过程与相关产品技术的整合。PLM是在PDM系统的概念上进行了扩展,以产品数据为核心链条,将传统3C设计和EPR(企业管理)、CRM(客户关系管理)、SCM(供应链管理)的软件系统有效链接在一起。在产品设计阶段,PLM核心功能主要有集中的数据库系统和分布式的电子仓库系统,使数据访问安全,高效地管理数据(检索、浏览、查询、汇总快捷),流程与更改管理(设计、更改、审批流程自动化),产品结构与配置管理(管理产品完整的产品结构树,与结构相关联的各种电子文档、各种BOM的生成与管理),多BOM管理,文档、工装、零部件分类管理(建立企业分类知识库),应用程序集成管理(统一平台、统一管理),项目管理、需求管理以及数字化制造等。不同行业的信息化各具特色,结合企业不同的运营特点,选择适合自身的PLM系统解决方案,最大程度地满足企业的管理需求,并发挥信息化的价值。

1 PLM系统应用存在的问题及需求分析

       目前,国外主流的PLM系统供应商主要有达索的ENOVIA系统、PTC的Auto PDS系统、西门子的PLM Software系统等;国内有天喻、用友、金蝶等。不同的PLM系统供应商有着不同的特点,有通过并购、重写等方式占据设计软件兼容性的优势;有的拥有ERP等管理软件集成性的优势;有的可提供更优的企业各部门协同的方案,系统功能更全面、平台开发程度高等。系统的相应速度、数据传递的准确性、高阶架构的设计、操作界面的友好度、流程优化度等方面通常为企业选择PLM系统方案考虑的主要因素。

       1.1 存在的问题

       以黄海汽车集团应用为例进行分析,首先介绍在其未实施PLM系统之前的基本状况及存在问题。

       a.主要软件基础。设计系统软件为CATIA/UG NX/AutoCAD/ALIAS/ADAMS/SIMDESIGNER/AVLLRUISE;数据管理系统软件为用友NC/启明PDM;企业管理系统软件为卓越DMS/德勤ERP-SAP。其主要产品信息数据来源设计图纸和明细表的设计,各系统之间兼容性差,需要人工在各个系统间进行导出、导入的转换,存在出错风险。

       b.主要业务流程。车型的开发流程均依据TS16949质量管理体系进行管控,但下属各子公司开发阶段输出文件的管理流程和模板与整车开发流程有所不同。

       c.主要数据管理方式。部门内部基本从共享文件夹中查找数据。各部门、供应商则通过电话、email、OA协同办公平台等方式来验证数据的状态、内容和存储地址。最新数据存储的位置多,需要通过重复的复制来更新数据,存在一定数量的信息孤岛现象。

       1.2 需求分析

       根据案例企业现状和行业特点选择PLM系统,选择时应优先考虑Project管理、Workflow管理、产品研发相关文档管理、零部件管理、BOM管理、工程更改管理与ERP集成等方面的需求。

       1.2.1 Part与BOM管理的需求

       80%的汽车成本控制来自于设计,BOM管理是价值链管理前提,应以产品结构为核心的系统来管理与产品结构相关的所有研发信息。BOM转换接口应实现DBOM、EBOM、MBOM的一体化管理和转换。PLM系统软件应支持“服务器一用户端”式的自动更新,无须单一用户端手动更新,保证其准确率。数据库由集团统一部署,各基地图文档服务器须在本地部署,以确保图文档存取效率。

       1.2.2 集成管理需求

       CPD(协同产品设计)需求,即汽车产业链的集成设计平台(各地子公司之间,整车与供应商之间)。系统软件应支持分布式的网络支撑环境,从而使PLM系统应用易于扩展至异地制造工厂、供应商及合作伙伴。使设计者方便使用CAD/CAM/CAE软件以及所有与系统配合使用的补充性软件,以协同的方式共同研发产品。

       PLM系统需提供与上述软件紧密集成接口,管理零件的装配、零件和工程图等设计对象。在CAD数据环境中可方便地将设计数据检入、检出PLM系统,能根据CAD模型树直接在PLM系统中创建EBOM,并与数模、工程图之间建立关联关系。模型结构变化时可同时自动更新EBOM,EBOM中的结构,CAD模型总成自动更新或提示更新。可在PLM系统的零部件和数据管理环境下方便地查询和轻量化数模预览,并可从CAD环境中调用到本地,以方便借用和参照设计。同时支持与第三方加密软件集成,实现产品数据在未经授权的条件下无法读取。

       还应考虑PLM与ERP系统集成方式与解决方案,与现有系统的接口实现方法的二次开发。应在逻辑上将各个CAXA信息化孤岛集成起来,利用计算机系统控制整个产品的开发设计过程,通过逐步建立虚拟的产品模型,最终形成完整的产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。

       1.2.3 EC管理需求

       EC管理需求即数据变更控制信息化的需求,主要有以下三方面。

       a.变更管理的应用范围。此范围不仅仅是企业的设计部门,与销售、服务、制造相关的人员也能通过方便直观的用户界面反馈产品问题,并能得到相关问题的最终反馈,从而形成问题处理的闭环流程。

       b.变更管理应用应与文档、产品结构、工作流程管理应用紧密结合,提供数据与流程的统一管理。如EC相关数据能由EC流程传到ERP系统,包含更改的零部件信息、更改的BOM信息、EC生效日、生效批次信息与EC处置信息等。

       c.系统应能提供报表功能。单一产品工程更改表单列表、各产品相关工程更改数量统计表、系统总体的变更统计表、按更改原因分类的统计图表。如统计某一时段(月)提出了多少变更请求,完成/未完成比例列表等,为企业优化执行效率提供量化依据。

       1.2.4 Workflow与文档管理需求

       传统的以纸制的文件进行业务流程的传递,业务数据不能充分共享的前提下只能以串行的业务模式进行产品开发,数据“拉动式”传递,效率低下,产品开发周期过长;以规范化的电子业务流程进行“推动式”的业务数据充分共享,将串行的业务流程进行并行和优化,大幅度提升工作效率并缩短产品开发周期。

       支持流程分支的定义,分支流程之间可以是“逻辑与”、“逻辑或”、阈值控制(表决机制)等关系,以满足企业复杂流程控制的要求。能够按照组织、角色或特定人员分配不同工作任务及选择工作流的传递方向,一个流程执行过程中可以启动另一个流程,或者多个工作流并行完成某一任务。能够实现流程自动执行后台任务的能力,如流程自动检查文档交付列表的完整性。根据工作流程的进展情况,向有关人员提供电子审批与发放,并通过E-mail接口技术进行用户通信和过程信息传递。支持电子签名、电子图章及电子化的文档审批流程。流程可以根据文档不同的业务特性分别指定。

2 PLM解决方案

       根据企业的需求分析,设计PLM创新解决方案,具体如下。

       2.1 总体方案

       进行高阶架构的设计,搭建ENOVIA系统平台,在系统中固化产品研发流程,从上到下促进思想观念转变,提升管理模式。将以设计图纸和明细表为产品开发和生产过程信息的载体管理模式,逐渐转变为以企业级零部件为核心的信息载体管理模式,引入“Top-Down”的设计思想,并以产品结构BOM为企业业务部门的业务流程骨架,协调企业核心业务管理。

       2.2 系统模块

       ENOVIA Live Collaboration(基础包),ENOVIA Designer Central (CAD集成基础模块),ENOVIA Designer Central for CATIA V5 (CATIA V5集成),ENOVIA Collaborative Design for UGS NX (UGNX集成),ENOVIA Collaborative 3D Viewing with Autovue Professional (Autovue浏览),ENOVIA Engineering Central(工程BOM和变更管理),ENOVIA Studio Customization Toolkit(系统开发工具包),ENOVIAStudio Modeling Platform(系统管理一动态建模平台)。

       2.3 作业流程

       在ENOVIA系统平台上建立单一的产品数据源,将技术文档与零部件、数模、工作流程进行统一管理,搭建“工程数据信息中心”。最终达成面向工程设计人员的所有产品数据及时共享、时时共享、轻松获取的目标。文挡变更影响项如图1所示。

文档变更影响项

图1 文档变更影响项

       在ENOVIA系统平台上建立符合标准CMII规范的ECR/ECO工程变更业务流程,有效管控零部件、数模、技术文档等产品数据的更改过程。工程变更影响项如图2所示。

工程变更影响项

图2 工程变更影响项

3 PLM解决方案的评价

       PLM系统的实施为该汽车集团的生产、管理、经营带来较多的收益。

       a.统一的数据源管理平台的建立,提供了安全受控的产品开发过程数据共享协作机制,减少了重复输入和数据冗余。

       b.建立高效的电子化工作流程和规范的工程变更机制,规范数据的成熟度管理,提升了产品开发数据的一致性、有效性和产品开发质量。

       c.建立以零部件和产品结构为核心的产品数据管理业务模式,支持自顶向下产品正向开发,降低产品开发成本。

       d.提供系统化的设计知识累积和重用,提高、规范工程师在整车环境下协同与并行设计水平,缩短产品开发周期。

4 结论

       PLM的应用延伸到消费者、合作伙伴和供应商,将企业与消费者、合作伙伴和供应商融入在产品全生命周期过程中,并进行互动。PLM系统能够完整地反映产品全生命周期的数据和产生过程,能够更好地反映客户的需求,更好地赢得市场,且能够更加符合环保和绿色制造的要求。

       目前世界PLM领域的大体格局已经基本确定,但是PLM还是一个正在发展的概念,社会在进步,用户的需求也会随着市场需求的变换而变化。我国的企业应积极探讨出有自身特色的解决方案,寻求更好的发展。
 
责任编辑:程玥
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